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1.4 材料的热性质

1.4.1 导热性

当材料两侧存在温度差时,热量将由高温侧传递到低温侧,材料的这种传导热量的性质,称为导热性,常用导热系数来表示,计算公式为:

式中 λ ——材料的导热系数,W/(m·K);

Q ——传导热量,J;

a ——材料的厚度,m;

A ——材料传热面积,m 2

Z ——传热时间,s;

t 1 - t 2 ——材料两侧温度差( t 1 t 2 ),K。

材料的导热系数越小,表示其越不易导热,绝热性能越好。

材料的导热性与孔隙特征有关,增加孤立的不连通孔隙能降低材料的导热能力。

1.4.2 热阻

材料层厚度 δ 与导热系数 λ 的比值,称为热阻 R R δ/λ ,单位为(m 2 ·K)/W]。它表明热量通过材料层时所受到的阻力。在同样的温差条件下,热阻越大,通过材料层的热量就越少。

导热系数 λ [单位为W/(m·K)]和热阻 R 是评定材料绝热性能的主要指标,其大小受材料的孔隙结构、含水状况影响很大。通常,材料的孔隙率越大,表观密度越小,导热系数就越小;具有细微而封闭孔结构的材料,其导热系数比具有较粗大或连通孔结构的材料小;材料受潮或冰冻后,导热性能会受到严重影响,绝热材料应经常处于干燥状态,以利于发挥材料的绝热效能。

1.4.3 热容量和比热容

热容量是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的性质,可用下式表示:

Q = mc(t 1 -t 2 ) (1.23)

式中 Q ——材料的热容量,kJ;

m ——材料的质量,kg;

t 1 - t 2 ——材料受热或冷却前后的温度差,K;

c ——材料的比热容,kJ/(kg·K)。

同种材料的热容性差别,常用热容量来进行比较。材料的热容量对保持室内温度的稳定性、冬季施工等有很重要的作用。

不同材料的热容性,可用比热容作比较。比热容是指单位质量的材料升高单位温度时所需的热量,可用下式表示:

材料的导热系数和比热容是设计建筑物围护结构(墙体、屋盖)、进行热工计算时的重要参数。在有隔热保温要求的土木建筑工程设计时,应尽量选用导热系数较小而热容量(或比热容)较大的土木工程材料,以使建筑物保持室内温度的稳定性。同时,导热系数也是工业窑炉热工计算和确定冷藏库绝热层厚度时的重要数据。

1.4.4 热变形性

材料的热变形性,是指材料在温度变化时的尺寸变化,除了个别的如水结冰之外,一般材料均符合热胀冷缩这一自然规律。材料的热变形性常用线膨胀系数来表示,可用下式表示:

式中 α ——材料的线膨胀系数,1 /K;

L ——材料原来的长度,mm;

Δ L ——材料的线变形量,mm;

t 2 - t 1 ——材料在升、降温前后的温度差,K。

土木建筑工程中总体上要求材料的热变形性不要太大。

1.4.5 耐燃性

材料的耐燃性是指材料对火焰和高温的抵抗能力,它是决定建筑物防火、建筑结构耐火等级的重要因素。土木工程材料按耐燃性可分为 3 类:

(1)非燃烧材料

在空气中受到火烧或高温高热作用不起火、不碳化、不微燃的材料称为非燃烧材料,如钢铁、砖、石等。用非燃材料制作的构件称为非燃烧体。钢铁、铝、玻璃等材料受到火烧或高热作用会发生变形、熔融,所以它们虽然是非燃烧材料,但不是耐火的材料。

(2)难燃材料

在空气中受到火烧或高温高热作用时难起火、难微燃、难碳化,当火源移走后,已有的燃烧或微燃立即停止的材料,称为难燃材料。如经过防火处理的木材和刨花板。

(3)可燃材料

在空气中受到火烧或高温高热作用时立即起火或微燃,且火源移走后仍继续燃烧的材料,如木材。用这种材料制作的构件称为燃烧体,此种材料使用时应作防燃处理。 mbBfWvsrwOahngrVeFXTy5pH5x1ylbsJ5kY0XhQoKqw2AjT4aNHHPyZvEXzGfJkR

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